基于GSM的GPS車(chē)輛定位監控系統（上）

利用GPS(Global Positioning System)來(lái)作定位導航是GPS的最基本應用，隨著(zhù)我國城市建設規模的擴大,車(chē)輛日益增多,交通運輸的經(jīng)營(yíng)管理和合理調度已成為一個(gè)廣泛關(guān)注的問(wèn)題,尤其是全球定位系統(GPS)從軍用轉為民用以后,GPS技術(shù)應用于移動(dòng)目標的監控有著(zhù)其他監控手段無(wú)法比擬的優(yōu)勢,所以采用GPS技術(shù)對各種車(chē)輛實(shí)施監控、調度管理是一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

系統的總體結構與工作原理

基于GSM的GPS車(chē)輛定位監控系統,是對車(chē)輛管理提出的較理想解決方案。該系統采用GPS技術(shù)對移動(dòng)目標進(jìn)行實(shí)時(shí)定位,利用GSM數字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行實(shí)時(shí)數據傳輸,以電子地圖和空間信息系統為支撐平臺,實(shí)現定位跟蹤、監控報警、反劫防盜、指揮調度和信息查詢(xún)管理。整個(gè)系統是由GPS衛星定位系統和地面移動(dòng)通信系統兩大部分組成,而地面移動(dòng)通信系統是由指揮監控中心、車(chē)載移動(dòng)單元和GSM通信網(wǎng)絡(luò )三個(gè)部分組成。車(chē)載移動(dòng)單元設備可以為指揮監控中心實(shí)時(shí)提供每一個(gè)移動(dòng)目標的最新定位數據、運行狀況和報警信息等,并自動(dòng)記錄這些信息以便事后查詢(xún)分析，是用戶(hù)終端。指揮監控中心結合GIS（Geographic Information System）電子地圖,實(shí)時(shí)地顯示出當前監控、指揮的車(chē)輛的地理位置。GSM通信網(wǎng)絡(luò )則進(jìn)行數據、語(yǔ)音、圖像的傳輸。

系統監控中心

系統監控中心結構如圖1所示，主要包括GSM通信網(wǎng)絡(luò )、GIS終端、電子顯示屏、監控終端、主控計算機。監控中心接收車(chē)載移動(dòng)單元傳送來(lái)的車(chē)輛GPS定位數據信息，并對車(chē)輛的報警和調度信息進(jìn)行處理，通過(guò)GIS地圖匹配就能在電子地圖上實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛當前精確位置，從而方便的實(shí)現對車(chē)輛的調度、監控、指揮等功能；同時(shí)也可通過(guò)GSM無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )向指定的車(chē)載臺發(fā)送各種控制指令，實(shí)現對車(chē)輛的遠程控制和信息查詢(xún)服務(wù)。

圖1 GPS車(chē)輛監控指揮系統中心結構圖 本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201706/350931.htm

車(chē)載移動(dòng)單元主要組成部分的設計

車(chē)載移動(dòng)單元是由主控制器CPU、GPS接收機、GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊、功能控制單元（手柄）和液晶顯示屏組成，其結構原理如圖2所示。

圖2 車(chē)載移動(dòng)單元硬件結構原理圖

車(chē)載移動(dòng)單元通過(guò)GPS接收天線(xiàn)接收GPS衛星發(fā)射的定位信號，經(jīng)過(guò)CPU主控器處理，計算出車(chē)輛的日期、時(shí)間、經(jīng)緯度、速度和行駛方向等定位數據。主控制器CPU是核心，處理接收機發(fā)來(lái)的定位信息，將定位信息和監控中心發(fā)來(lái)的控制信息顯示在液晶屏上，并控制GSM模塊進(jìn)行短信息的收發(fā)，手柄控制單元實(shí)現遙控監聽(tīng)、請求服務(wù)、中文短信息接收及通話(huà)等功能。由于GSM無(wú)線(xiàn)模塊和GPS模塊都以串口通信方式與MCU相連，因此硬件設計較簡(jiǎn)單，在本設計中MCU選擇華邦公司的W77E58，是因為它帶有兩個(gè)串行口能同時(shí)與GSM模塊、GPS模塊進(jìn)行通信，并且它的指令完全兼容MCS-51，片內有32k flash MTP ROM，可編程的看門(mén)狗定時(shí)器等，采用它可以省去很多外圍元器件，提高了系統的穩定性。系統主控制器電路如圖3所示。

GSM無(wú)線(xiàn)通信

GPS車(chē)輛定位監控管理系統的通信方式有兩種：專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)和公眾GSM網(wǎng)。GPS/GSM車(chē)輛定位監控管理系統利用GSM短信息業(yè)務(wù)實(shí)現數據的雙向傳輸，短信息業(yè)務(wù)在移動(dòng)臺和移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心之間建立的是信令連接，具有優(yōu)先權，可通率極高，誤碼率極低。這是GSM公眾網(wǎng)帶來(lái)的專(zhuān)用網(wǎng)和集群網(wǎng)無(wú)法比擬的好處。短消息用于車(chē)輛監控最大的優(yōu)點(diǎn)在于建立連接簡(jiǎn)單，接續快，服務(wù)費用低，這適合定時(shí)把定位信息發(fā)送到監控中心。

圖3 系統主控制器電路

圖4 WM01-G900/1800外圍電路設計框圖

在實(shí)際應用中，我們選用WM02-G900/1800。它的外圍電路設計框圖如圖4所示，其相關(guān)的性能指標如表1所示。它與單片機之間采用標準的串行口進(jìn)行通信，通信的最高波特率可以達到 115 200b/s。GSM模塊與SIM卡之間主要通過(guò)SIMCLK和SIMDATA信號線(xiàn)進(jìn)行數據通信。為了保證發(fā)送短消息與短消息到達之間的時(shí)間間隔盡量短，選用的SIM卡最好是同一個(gè)電信運營(yíng)商提供的。在使用GPRS功能時(shí)，還需要選擇支持GPRS的SIM卡，并開(kāi)通GPRS服務(wù)。該模塊還支持驅動(dòng)兩路麥克風(fēng)、兩路揚聲器和一路蜂鳴器。其中一路麥克風(fēng)和揚聲器可以連到手柄的聽(tīng)筒上，以實(shí)現車(chē)載電話(huà)功能；另一路可以實(shí)現監聽(tīng)和免提功能，但這兩路不能同時(shí)工作，如果在通話(huà)中需用免提方式，可以通過(guò)AT指令：AT+SPEAKER=0或1進(jìn)行切換。

WM02-G900/1800的I/O接口的邏輯電平是3V，當它與微控制器串口通信時(shí)，要進(jìn)行電平轉換，筆者在應用中選用MAX3237/3238進(jìn)行轉換，如果需用GPRS業(yè)務(wù)，也可以選擇西門(mén)子公司生產(chǎn)的TC-45模塊和索尼愛(ài)立信公司的GR47，它們支持GSM/GPRS格式的傳輸。

控制WM02-G900/1800模塊進(jìn)行短信息的收發(fā)及語(yǔ)音通信是設計的關(guān)鍵，如果對相關(guān)的AT指令不熟悉就不能進(jìn)行正確地設置，那么就會(huì )影響本系統的正常工作，帶來(lái)難以預料的后果。